一种有机电致发光器件的制作与封装方法技术

本发明专利技术公开了一种以集成有CMOS电路的单晶硅为基板的有机电致发光器件封装方法，利用原子层沉积技术对硅基有机电致发光器件进行封装保护，形成稳定可靠的硅基有机发光微型显示器，提高寿命，降低封装成本，同时，本发明专利技术也提供基于该种低成本封装方法的硅基有机电致发光器件的制作方法，包括在硅晶片上制作硅基驱动电路，在硅基驱动电路的表层依次制作多层薄膜有机材料和薄膜金属，以及利用原子层沉积工艺在反应室中对硅基有机电致发光器件的外表面沉积致密保护薄膜等步骤。原子层沉积可以精确控制薄膜厚度，稳定性能好，对反应物通量的变化不敏感，不需要控制反应物流量的均一性，而且可以低温执行，对于大纵宽比的结构可以实现良好的阶梯覆盖。

Method for making and encapsulating organic electroluminescent device

The invention discloses a CMOS integrated circuit silicon as the OLED encapsulation method of substrate, using atomic layer deposition on silicon substrate organic electroluminescent device package protection, to form a stable and reliable OLED on silicon microdisplay, improve service life, reduce the packaging cost, at the same time, the invention also the low cost packaging method of silicon based organic electroluminescent device manufacturing method based on including the production of silicon driving circuit on a silicon wafer, the silicon driving circuit surface followed by the production of organic material and metal thin film multilayer thin films, and the use of atomic layer deposition in the reaction chamber on the silicon substrate organic electroluminescent the light emitting device surface protective film deposition steps. Atomic layer deposition can accurately control the film thickness, good stability, is not sensitive to the change of reactant flux, does not need to control the flow uniformity of the reaction, but also can perform for low temperature, large aspect ratio structure can achieve a good step coverage.

【技术实现步骤摘要】
一种有机电致发光器件的制作与封装方法
本专利技术涉及有机电致发光器件领域，尤其涉及一种利用半导体技术来制作与封装的有机电致发光器件的方法。
技术介绍
硅基有机电致发光器件是一种在制备有半导体CMOS电路的单晶硅基底上进一步制作有机电致发光材料的光电子器件，封装后形成硅基有机发光微型显示器。基于CMOS电路的硅基有机发光微型显示器可形成高像素密度的显示器，像素点距通常小于15微米，这有别于像素点距大于30微米的基于非晶硅、低温多晶硅和金属氧化物薄膜晶体管的平板显示器。因此，硅基有机发光微型显示器可以在小于1英寸的显示面积下提供更高清的分辨率，具有广阔应用前景，可应用于军事、医学、工业、航空航天以及娱乐消费电子等领域，特别是穿戴设备、虚拟现实、增强现实等新型应用。另一方面，硅基有机发光微型显示器相比于传统的其他类型的微型显示器例如硅基液晶显示器、数字微镜器件，其厚度更薄、体积更小、响应速度快、亮度高、功耗低、工作温度范围大、机械强度好，具有更好的展前景。硅基有机发光微型显示器中包含的有机材料容易和空气中的水氧杂质产生化学反应，致使器件失效，因此必须对有机材料进行致密封装，使其隔绝空气，从而提高硅基有机发光微型显示器的可靠性和寿命。现有封装技术大多针对以非晶硅薄膜晶体管、多晶硅薄膜晶体管和金属氧化物薄膜晶体管为基础元件的有机发光显示器基板，专利技术专利201110179320.4公开了利用干燥剂对有机发光器件显示器进行封装的方法，专利技术专利201210118435.7公开了利用通电进行除尘的封装方法，专利技术专利201310463959.4公开了利用激光发生器和红外传感器进行封装的方法，专利申请201410472086.8公开了利用玻璃盖、框胶和干燥剂进行封装的方法，专利申请201510386986.5公开了利用电镀进行封装的方法，专利申请201510514483.1公开了利用等离子体增强化学气相沉积和有机高分子进行封装的方法，专利申请201610371633.2公开了利用超声振动装置和填充胶材进行封装的方法，上述方法不适用以单晶硅CMOS电路为基础元件的硅基有机发光微型显示器。美国VitexSystem公开了利用真空镀膜工艺制备有机和无机交替复合膜结构的Barix封装技术，可用于硅基有机发光微型显示器，但成本较高。因此，本领域的技术人员致力于开发一种利用半导体技术来制作与封装的有机电致发光器件的方法，以较低的成本实现有机电致发光器件的制作和封装。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何降低有机电致发光器件的封装成本。本专利技术利用原子层沉积(ALD)技术对硅基有机电致发光器件进行封装保护，提供一种低成本的针对于顶发射硅基有机电致发光器件的制作与封装方法，形成稳定可靠的硅基有机发光微型显示器，提高寿命，降低封装成本，同时，也提供基于该种低成本封装方法的硅基有机电致发光器件的制作方法。硅基驱动电路以单晶硅金属-氧化物-半导体场效应晶体管为电路元件，这有别于基于非晶硅薄膜晶体管、多晶硅薄膜晶体管和金属氧化物薄膜晶体管的有机发光显示器。硅基驱动电路可以形成更小像素面积，通常小于250平方微米，像素点距小于15微米，且一致性好，像素电路结构简单，而现有的基于非晶硅薄膜晶体管、多晶硅薄膜晶体管和金属氧化物薄膜晶体管的平板显示器的像素点距通常大于30微米。原子层沉积相比传统的化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)等淀积工艺具有先天优势。原子层沉积充分利用表面饱和反应，可以精确控制薄膜厚度，形成原子层厚度精度的薄膜，稳定性能好，对反应物通量的变化不敏感，不需要控制反应物流量的均一性，得到的薄膜既具有高纯度又具有高密度，既平整又具有高度的保型性，对于大纵宽比的结构可以实现良好的阶梯覆盖，并且可以沉积多组份纳米薄层和混合氧化物。原子层沉积可以低温执行，而传统化学气相沉积的工艺操作环境大于500摄氏度。根据上述的专利技术构思，本专利技术采用下述的技术方案：一种有机电致发光器件的制作与封装方法，其特征在于，包含步骤：在硅晶片上制作硅基驱动电路，所述硅基驱动电路为一种利用半导体工艺制成的、含有金属-氧化物-半导体场效应晶体管的、用于将输入信号转换为单位时间内的像素电压或电流的、至少露出表面金属的电路器件，所述表面金属作为硅基有机电致发光器件的像素底电极和公共电极；步骤：在所述硅基驱动电路的表层依次制作多层薄膜有机材料和薄膜金属，所述多层薄膜有机材料作为硅基有机电致发光器件的发光功能层，所述薄膜金属作为硅基有机电致发光器件的像素顶电极，所述像素底电极、多层薄膜有机材料、像素顶电极在垂直方向上形成有机电致发光器件；步骤：利用原子层沉积工艺在反应室中对所述硅基有机电致发光器件的外表面沉积致密保护薄膜，用于阻隔所述硅基有机电致发光器件与外界空气接触，所述原子层沉积工艺包括引入前驱物进行单镀膜周期生长单原子膜以及重复所述单镀膜周期生长单原子膜形成致密保护薄膜的方法。更进一步地，所述半导体工艺为晶体管特征尺寸为0.6微米以下的以硅为衬底的互补金属氧化物半导体大规模集成电路制造工艺，所述大规模集成电路制造工艺包括了单项工艺的重复和组合使用，所述单项工艺包括但不限制于薄膜制备工艺(包括但不限于氧化工艺、薄膜沉积工艺)、图形转移工艺(包括但不限于光刻工艺、刻蚀工艺)、掺杂工艺(包括但不限于扩散工艺、离子注入工艺)。更进一步地，所述硅晶片为一种直径为2英寸、3英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸或其他特殊规格的用于制作硅半导体集成电路的圆形硅晶片(晶圆)或其他大小和形状(包括但不限于正方形、矩形、菱形或不规格形状)的硅晶片，硅晶片中包含若干独立硅基驱动电路。更进一步地，所述硅基驱动电路至少包含接口、行电路、列电路、像素阵列、公共电极。所述接口用于将外部信号转换为内部信号；所述行电路用于产生像素选通信号；所述列电路用于产生像素数据信号；所述像素阵列由若干单元像素电路组成，所述单元像素电路由若干个N型晶体管或P型晶体管或N型晶体管和P型晶体管的组合构成，每一个有效的单元像素电路的输出信号均连接至一个有效的发光像素的像素底电极；所述公共电极为所有发光像素的共用电极。更进一步地，所述硅基驱动电路采用模拟驱动方式或数字驱动方式或数模混合驱动方式驱动像素发光。所述模拟驱动方式包含像素的发光亮度与流过像素的电流大小成正比的方法，所述数字驱动方式包含像素的发光亮度与固定时间内的发光时间成正比的方法，所述数模混合驱动方式包含像素的发光亮度同时与流过的电流大小和固定时间内的发光时间成正比的方法。更进一步地，所述表面金属为一层或多层导电介质，所述导电介质的备选材料为单体金属或金属氧化物或金属氮化物或它们之间的复合物，所述单体金属包括但不限于Al、Cu、Ag、Au、Pt、Mo、Mn、Cr、Ti、Ta、W，所述金属氧化物为这些金属的氧化物，所述金属氮化物为这些金属的氮化物。更进一步地，所述像素底电极之间互不相连，相邻像素底电极间隔不大于15微米，厚度不大于1000纳米，顶视形状为四边形、六边形、八边形、圆形或其他不规则图形；相邻像素底电极的表面形状和大小不必相同，像素底电极与硅基驱动电路表面相平，或上凸于或下凹于硅基驱动电路表面，像素底电极之间可以额本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机电致发光器件的制作与封装方法，其特征在于，包含：步骤81：在硅晶片上制作硅基驱动电路，所述硅基驱动电路为一种利用半导体工艺制成的、含有金属‑氧化物‑半导体场效应晶体管的、用于将输入信号转换为单位时间内的像素电压或电流的、至少露出表面金属的电路器件，所述表面金属作为硅基有机电致发光器件的像素底电极和公共电极；步骤82：在所述硅基驱动电路的表层依次制作多层薄膜有机材料和薄膜金属，所述多层薄膜有机材料作为硅基有机电致发光器件的发光功能层，所述薄膜金属作为硅基有机电致发光器件的像素顶电极，所述像素底电极、多层薄膜有机材料、像素顶电极在垂直方向上形成有机电致发光器件；步骤83：利用原子层沉积工艺在反应室中对所述硅基有机电致发光器件的外表面沉积致密保护薄膜，用于阻隔所述硅基有机电致发光器件与外界空气接触，所述原子层沉积工艺包括引入前驱物进行单镀膜周期生长单原子膜以及重复所述单镀膜周期生长单原子膜形成致密保护薄膜的步骤。

【技术特征摘要】
1.一种有机电致发光器件的制作与封装方法，其特征在于，包含：步骤81：在硅晶片上制作硅基驱动电路，所述硅基驱动电路为一种利用半导体工艺制成的、含有金属-氧化物-半导体场效应晶体管的、用于将输入信号转换为单位时间内的像素电压或电流的、至少露出表面金属的电路器件，所述表面金属作为硅基有机电致发光器件的像素底电极和公共电极；步骤82：在所述硅基驱动电路的表层依次制作多层薄膜有机材料和薄膜金属，所述多层薄膜有机材料作为硅基有机电致发光器件的发光功能层，所述薄膜金属作为硅基有机电致发光器件的像素顶电极，所述像素底电极、多层薄膜有机材料、像素顶电极在垂直方向上形成有机电致发光器件；步骤83：利用原子层沉积工艺在反应室中对所述硅基有机电致发光器件的外表面沉积致密保护薄膜，用于阻隔所述硅基有机电致发光器件与外界空气接触，所述原子层沉积工艺包括引入前驱物进行单镀膜周期生长单原子膜以及重复所述单镀膜周期生长单原子膜形成致密保护薄膜的步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体工艺为晶体管特征尺寸在0.6微米以下，以硅为衬底的互补金属氧化物半导体大规模集成电路制造工艺，所述大规模集成电路制造工艺包括单项工艺的重复或组合使用。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅晶片为一种直径为2英寸、3英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸的，用于制作硅半导体集成电路的硅晶片，所述硅晶片中包含若干独立硅基驱动电路。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅基驱动电路至少包含接口、行电路、列电路、像素阵列、公共电极，所述接口用于将外部信号转换为内部信号；所述行电路用于产生像素选通信号；所述列电路用于产生像素数据信号；所述像素阵列由若干单元像素电路组成，所述单元像素电路由若干个N型晶体管或P型晶体管或N型晶体管和P型晶体管的组合构成，每一个有效的单元像素电路的输出信号均连接至一个有效的发光像素的像素底电极；所述公共电极为所有发光像素的共用电极。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅基驱动电路采用模拟驱动方式或数字驱动方式或数模混合驱动方式驱动像素发光，所述模拟驱动方式包含像素的发光亮度与流过像素的电流大小成正比的方式，所述数字驱动方式包含像素的发光亮度与固定时间内的发光时间成正比的方式，所述数模混合驱动方式包含像素的发光亮度同时与流过的电流大小和固定时间内的发光时间成正比的方式。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面金属为一层或多层导电介质，所述导电介质为单体金属或金属氧化物或金属氮化物或它们之间的复合物，所述单体金属包括Al、Cu、Ag、Au、Pt、Mo、Mn、Cr、Ti、Ta、W，所述金属氧化物为所述单体金属的氧化物，所述金属氮化物为所述单体金属的氮化物。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述像素底电极之间互不相连，相邻像素底电极间隔不大于15微米，厚度不大于1000纳米，顶视形状包括四边形、六边形、八边形和圆形；相邻像素底电极的表面形状和大小不必相同，像素底电极与硅基驱动电路表面相平，或上凸于或下凹于硅基驱动电路表面，像素底电极之间可选地以绝缘聚合物填充。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多层薄膜有机材料至少包含空穴传输层或空穴注入层或有机发光层或电子注入层或电子传输层，总厚度不超过500纳米；所述像素顶电极为单体金属或金属化合物或它们之间的复合，厚度不超过200纳米。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多层薄膜有机材料在垂直方向上覆盖像素底电极，所述像素顶电极在垂直方向上同时覆盖多层薄膜有机材料和公共电极。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当相邻像素底电极上的多层薄膜有机材料为相同材料时，相邻像素底电极上的有机电致发光器件发出相同波长的光；当相邻像素底电极上的多层薄膜有机材料为不同材料时，相邻像素底电极上的有机电致发光器件发出不同的波长的光。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原子层沉积工艺包含循环执行第一基本步骤直至致密保护薄膜达到目标厚度的步骤，所述第一基本步骤包含将第一前驱物质引入反应室使之与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：季渊，沈伟星，
申请(专利权)人：南京迈智芯微光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32